semciencia15-molina

Vista previa del material en texto

El átomoEl átomo
Rafael Molina Fernández
Científico Titular
Instituto de Estructura de la Materia
Consejo Superior de Investigaciones Científicas
 
¿Qué es un átomo?
● Cantidad mínima de un elemento químico que mantiene sus propiedades.
● Está compuesto de un núcleo con protones y neutrones y de electrones 
orbitales en un número característico para cada elemento.
● Los protones tienen carga eléctrica positiva y los electrones tienen carga 
eléctrica negativa. Su atracción mantiene ligado al átomo. 
 
¿Qué es un átomo?
● Cantidad mínima de un elemento químico que mantiene sus propiedades.
● Está compuesto de un núcleo con protones y neutrones y de electrones 
orbitales en un número característico para cada elemento.
● Los protones tienen carga eléctrica positiva y los electrones tienen carga 
eléctrica negativa. Su atracción mantiene ligado al átomo. 
Mg
 
Tamaño del átomo
= 0,0000000001 m
He
1 fm = 0,000000000000001 m
 
Orbitales electrónicos
 
¿Por qué sabemos que existen los 
átomos?
 
¿Por qué sabemos que existen los 
átomos?
Porque los hemos visto.
IBM
 
¿Por qué sabemos que existen los 
átomos?
Porque los hemos visto.
NASA
IBM
 
¿Por qué sabemos que existen los 
átomos?
Porque los hemos visto.
NASA
IBM
Mikhailovskij et al. PRB 2009,
 
Microscopio de efecto túnel
Instituto de Química-Física Rocasolano
Binnig y Rohrer (1981)
Premio Nobel de Física en 1986
 
 
Atomismo filosófico
● Filósofos griegos: Leucipo, Demócrito
● Atomismo hindú (param u): āṇ Carvaka, 
Ajivika, Vaisheshika.
➢ El universo está constituído por pequeñas partículas indivisibles denominadas átomos.
➢ Las propiedades de las substancias dependen del número y las interacciones entre los 
átomos que las componen.
 
Atomismo científico: química
● Ley de Lavoisier: conservación de la masa (1785).
● Ley de Proust: proporciones definidas (1804).
● Ley de Dalton: proporciones múltiples (1808).
 
Atomismo científico: química
● Ley de Lavoisier: conservación de la masa (1785).
● Ley de Proust: proporciones definidas (1804).
● Ley de Dalton: proporciones múltiples (1808).
Reacción química
Teoría atómica de Dalton (1805)
 
Dmitri Mendeléyev 1869
 
Atomismo científico: física
● Hasta mediados del s. XIX hay dos áreas diferenciadas de la física: 
Mecánica y termodinámica.
● Mecánica: leyes de Newton, reversibles en el tiempo.
● Termodinámica: Segunda Ley , procesos irreversibles.
● Maxwell, Boltzmann y otros utilizan la hipótesis atómica para derivar 
las leyes termodinámicas del comportamiento de los gases de las 
leyes de Newton de la mecánica (teoría cinética y física estadística).
● La temperatura es el movimiento aleatorio de los átomos.
● Einstein (1905) usó la teoría atómica para explicar teóricamente el 
movimiento Browniano, Perrin(1909) confirmó experimentalmente su 
teoría.
Boltzmann 1844-1906
 
Atomismo científico: física
● Hasta mediados del s. XIX hay dos áreas diferenciadas de la física: 
Mecánica y termodinámica.
● Mecánica: leyes de Newton, reversibles en el tiempo.
● Termodinámica: Segunda Ley , procesos irreversibles.
● Maxwell, Boltzmann y otros utilizan la hipótesis atómica para derivar 
las leyes termodinámicas del comportamiento de los gases de las 
leyes de Newton de la mecánica (teoría cinética y física estadística).
● La temperatura es el movimiento aleatorio de los átomos.
● Einstein (1905) usó la teoría atómica para explicar teóricamente el 
movimiento Browniano, Perrin(1909) confirmó experimentalmente su 
teoría.
Boltzmann 1844-1906
 
Visión moderna de los átomos
¡El átomo no es indivisible!
– Radioactividad (Becquerel) (1896).
– Descubrimiento del electrón (Thompson) (1897).
– Descubrimiento del núcleo y del protón(Rutherford) (1919).
– Descubrimiento del neutrón (Chadwick) (1932).
Leyes de la física atómica
Ecuaciones fundamentales (mecánica cuántica):
● Ecuación de Schrödinger (1925).
● Ecuación de Dirac (1928).
 
Explicación cuántica de la tabla 
periódica
 
Propiedades cuánticas
● Los átomos son ondas y partículas a la vez.
● Principio de incertidumbre de Heisenberg.
No se puede conocer a la vez la velocidad y la posición de 
una partícula.
 
● Principio de superposición
● Entrelazamiento cuántico
Propiedades cuánticas
 
Espectroscopía: 
El porqué de los colores
Absorción Emisión
 
Éxitos de la física cuántica y la 
teoría atómica
● Enlace molecular.
● Propiedades de los sólidos: conductividad, 
calor específico,...
● Semiconductores, superconductores, 
ferromagnetismo,...
 
Tecnología atómica
Hay mucho espacio ahí abajo. 
R. Feynman
 
Tecnología atómica
 
Reloj atómico
 A partir de 1967: Un segundo es la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de la 
radiación emitida entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del isótopo 
133 del átomo de cesio a una temperatura de 0 K. 
Hasta 1967: Un segundo es la fracción 1/86400 de la duración que tuvo el día solar 
medio entre los años 1750 y 1890 
El reloj más exacto jamás construido está en el NIST en Estados Unidos y utiliza átomos 
de estroncio para mantener la precisión de un segundo durante 15.000 millones de 
años (2009-2015).
 
¡Gracias por su atención!
	Página 1
	Página 2
	Página 3
	Página 4
	Página 5
	Página 6
	Página 7
	Página 8
	Página 9
	Página 10
	Página 11
	Página 12
	Página 13
	Página 14
	Página 15
	Página 16
	Página 17
	Página 18
	Página 19
	Página 20
	Página 21
	Página 22
	Página 23
	Página 24
	Página 25
	Página 26
	Página 27